• Langue : Anglais
• Discipline : Milieux dilués et optique fondamentale
• Identifiant : 2025ULILR030
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 09/10/2025

Résumé en langue originale

Les solitons sont des paquets d'ondes non linéaires stables et localisés qui émergent dans des systèmes intégrables à partir d'un équilibre entre non-linéarité et dispersion. Lorsque de grands ensembles de solitons interagissent dans des configurations aléatoires, ils forment ce que l'on appelle un gaz de solitons, un système non linéaire dont la dynamique nécessite un traitement statistique. Bien que le cadre théorique des gaz de solitons ait été largement développé sous l'hypothèse d'intégrabilité, de nombreux systèmes physiques présentent de faibles perturbations qui brisent cette condition. L'impact de telles déviations sur les propriétés spectrales et statistiques des gaz de solitons reste mal compris. Dans cette thèse, nous étudions expérimentalement la dynamique de gaz de solitons denses au sein de trois plateformes physiques distinctes : un grand canal à houle en eau profonde régi par l'équation de Schrödinger non linéaire focalisante, une ligne de transmission électrique non linéaire modélisée par une équation de KdV dissipative, et une boucle de recirculation fibrée décrite par une NLSE focalisante perturbée. Chaque système constitue un cadre permettant d'explorer les effets de faibles brisures d'intégrabilité, telles que les pertes, la diffusion ou du gain optique. Nos résultats mettent en évidence les limites des théories cinétiques ou hydrodynamiques existantes dans les régimes faiblement non intégrables, et soulignent la nécessité de nouveaux cadres capables de décrire le couplage soliton-radiations, les réorganisations spectrales et les évolutions non isospectrales.

Résumé traduit

Solitons are stable, localized nonlinear wave packets that emerge in integrable systems from a balance between nonlinearity and dispersion. When large ensembles of solitons interact in random configurations, they form what is known as a soliton gas, a many-body nonlinear wave system whose dynamics call for a statistical treatment. While the theoretical framework for soliton gases has been extensively developed under the assumption of integrability, many physical systems exhibit weak perturbations that break this condition. The impact of such deviations on the spectral and statistical properties of soliton gases remains poorly understood. In this thesis, we experimentally investigate the dynamics of dense soliton gases in three distinct physical platforms: a large deep-water wave tank governed by the focusing nonlinear Schrödinger equation, a nonlinear electrical transmission line modeled by a dissipative KdV equation, and a recirculating optical fiber loop described by a perturbed focusing NLSE. Each system provides a setting to explore the effect of weak integrability breaking, such as damping, diffusion, or optical gain. Our results highlight the limitations of existing kinetic or hydrodynamic theories in weakly non-integrable regimes and point to the need for new frameworks capable of capturing soliton-radiation coupling, spectral reshaping, and non-isospectral evolution.